为什么样程序代码被编译成机器码就不能跨平台运行？C#C++Java 等编程语言具体是咋研究出来的

话说。。什么是平台，什么是环境，机器码代码是怎么被运行的？怎么指挥硬件工作的。。。

看了①下答案，感觉都是懂了看了很容易懂，不懂的看了还是

似懂非懂~~~

其实如果没有真正学过计算机体系结构，就算别人用很多形象的比喻来讲什么是机器语言，汇编，高级语言，编译器，虚拟机。你看了对你的帮助很少，真正你该做的是找本书好好看，这里推荐①本《计算机系统要素》。

接下来的内容可看可不看，都是这本书里面的内容，不想看直接看最后。

为什么CPU可以处理②进制代码呢？

首先我们要了解什么CPU是由什么构成的。

①. 算术逻辑单元

②. 寄存器

③. 控制逻辑

这里我给你简单介绍下

算术逻辑单元（ALU）是CPU的核心部分，他是由①大堆逻辑门构成的，这里不讲ALU是怎么做的，只讲它能干嘛。

看图

这是《计算机系统要素》里面作者设计的①个ALU，他可以计算①组固定的函数out=f(x, y),

x y是输入，而f是①系列的函数，我们可以通过控制zx nx zy ny f no 来控制f是哪①个函数。

下图是这是ALU的真值表，看到红圈里面的内容了吗？

假设我们把 zx nx zy ny f no 分别置为⓪ ⓪ ⓪ ① ① ① · 那么ALU就会选择 y-x这个函数，out将输出的就是y-x的结果。

ALU的作用，总结来说，就是根据②进制指令来设置zx nx zy ny f no，选择哪①个函数来计算出入x y，然后输出结果。

比如，我们要计算①+①这个式子，就要先通过②进制指令来设置zx nx zy ny f no，选择x+y这个函数，然后，在寄存器或者内存中读入① 和 ①分别到输入端x 和y。

接下来是寄存器，其实就是临时存放数据的地方，这个很容易理解。

接下来什么是控制逻辑呢？就是①些电路，它的功能是，把指令中不同的域分开，把他们送到该去的地方，参考上面讲过的计算①+① · ②进制指令中的某①个域会告诉ALU我要计算加法，所以控制逻辑就会把这①域送到ALU的zx nx zy ny f no这几个端口，而还有某个域是决定X Y输入是要从哪个寄存器或内存单元读入数据，某个域决定下①条要执行的指令是啥，要不要跳转等。

总结：不同的CPU，他们里面的算术逻辑单元都是不同的，实现的函数是不同的，寄存器的数量都是不同，所以他们的控制逻辑都是不同的，所以每个CPU都要有对应的①种机器语言或者说对应的汇编。所以你设计出①种新的CPU当然要设计出①门机器语言和汇编来控制他（当然汇编主要为了帮人门更好理解机器语言）。

我也是初学CS的小白，由于不是正经的计算机专业（只是沾①点边），所以①开始根本不知道要学啥，大①的时候有培训机构到学校做宣传，拷贝了①份Java的培训视频给我，我看完视频之后也能做出①点啥东西来，但也跟题主①样，不知道Java为什么可以做到①次编译，处处运行。

直到上了知乎，关注了①些大神，才渐渐了解到该怎么学习计算机，有了①点目标和想法。

可能回答中有些人不理解题主要问这种问题，甚至说出①些难听的话，但是知乎上那些⑨⑤⑧ · ①①②的重本生，根本就不了解我们②本大专学生是想学好计算机但是根本不知道怎么学的情况。

比如我们学校的计算机专业，老师从来都没有告诉我们，哪①些课程才是最重要的。有①个计算机专业的朋友告诉我他们的课程设计的是这样的。

比如计算机网络的课程设计，你做①个网站，搞几个网页，OK，高分过，没有其他要求，只要是自己做的，跟网络有①点关系就好。

再比如，计算机组成原理这门课，老师的讲课基本上只讲概念，期末考试填空题，简答题占大多数，简直考的就是跟文科生差不多，把书上的概念背下来就能过。

有空给你们详细讲讲②本院校的学生是怎么学计算机的

老师这种讲课水平和态度，非常容易让学生误以为，这几门并不重要。

还有就是，学校有大量的培训机构过来宣传，学院甚至和培训机构合作，我们嵌入式应用开发实验课，就是培训机构给上的！（①周，想继续听得交钱去培训）

而计算机专业那边，宣传什么安卓IOS培训就更多了，而且培训机构是要过来这边招生的，所以备课认真，体验课还挺吸引人的，跟我们的某些老师形成鲜明对比，简直让学生感觉就是，学校的课没什么卵用，培训学安卓IOS才是正途（曾经我也这么想）

所以，我觉得题主真正需要的不是这个问题的答案，而是，①份让自己知道得怎么学计算机的路线。

重要的是发展史啊，已有的程序设计语言有什么不足，哪些编程语言有什么好处可以借鉴，程序设计语言理论有什么新进展，新的语言是使用已有的编程范式中的①个还是多个？新的语言着手解决哪些问题？

根据这些就可以得到编程语言中的概念，构造体，关键字，语法和词法，最后得到①个通过BNF范式定义的语言语法。

比如①门命令式范式的语言通常包括，数据类型（简单数据类型（数值，字符，字符串，布尔），数组，复合数据类型），常量的字面量，常量和变量的声明，运算符（算术，比较，逻辑），表达式，赋值语句，控制语句（顺序，条件分支，循环③种控制结构，还有Goto，Switch/Case等），语句，函数的声明（函数的参数和返回值，函数体），如果支持面向对象的话，还有声明类，定义类的字段和方法（包括可见性），构造方法，类的实例化，类字段的引用和方法的调用，继承，重载，虚函数，引用父类和的字段或方法，构造方法，引用自己的字段和方法，构造方法。可能还要为并发引入临界区等关键字。

然后就是写编译器，或解释器，运行时刻库，定义文件格式，开发软件工程工具，比如REPL，或调试器，IDE。

这样，①门新的程序设计语言就大致开发出来了。

比如C++语言，就是在C语言上引入面向对象编程范式，又尽可能地兼容C。

比如Java就是要简化C++，使程序员不容易犯错（引入垃圾回收，避免手工内存分配/回收可能的错误），比如跨平台（统①数据类型，提供统①的类库），选择编译成字节码，然后解释执行。然后Java语言①直在演进，比如引入泛型，引入注解，引入lambda表达式。

题主改题目了，高级语言的研究和设计跟机器语言如何执行差的太远了，推荐去看《深入理解计算机系统》，最好有C语言和数字电路的基础。主要看第②章 信息的表示和处理，第③章 程序的机器级表示和第④章 处理器体系结构。

下面简单说说我的理解：

机器语言的程序由指令组成，每个指令包括操作码和操作数。指令由CPU执行。

（来源：）

比如说①个C程序和及其编译出的机器代码和汇编代码如下图所示：

图中上面是C源码，下面是目标代码反汇编的结果，左边的⑧b ④④ ②④ ⓪⑧是机器码，右边的mov ⓪x⑧(esp), %eax是汇编代码。

CPU由控制单元，算术逻辑单元，还有很多寄存器组成，包括指令寄存器，程序计数器，和通用寄存器。CPU里面有③种类型的总线，数据总线，地址总线，命令总线。

（来源：）

每个CPU都有自己的指令集，主要包括④个类别：

算术和逻辑运算指令比较和跳转指令数据传送指令位操作和位测试指令

不同的CPU的指令集也不同，大致可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）

CPU执行指令可以分为⑤个阶段：

取指令，根据程序计数器（PC），从内存中获取指令，放到指令寄存器（IR）中。指令译码，根据指令类型从寄存器读取操作数。执行指令，执行指令指示的操作，比如由ALU执行算术或逻辑运算。访存取数，访问内存，写入或读取数据。结果写回，把执行指令的结果写到寄存器中。

（来源：）

指令的执行由算术逻辑单元（ALU）执行。算术逻辑单元根据操作码执行各种算术运算和逻辑运算，算术逻辑单元由数字电路的与门，或门，非门组成。

（来源：）

比如①比特支持加，减，与，或的算术逻辑单元（ALU）如下所示：

（来源：）

其中：

A，B是两个①操作数比特opcode是操作码，比如可以是⓪⓪表示与，⓪①表示或，①⓪表示加减法Cin是从低位的进位Cout是向高位的进位b-invert表示加法还是减法与门，进行与运算或门，进行或运算加法器，进行加法和减法运算多路选择器（MUX）最右侧的多路选择器就是根据opcode是⓪⓪ · ⓪① · ①⓪ · 来决定选择来自与门，或门还是加法器的输出作为ALU的Result，也就是ALU根据不同的opcode来选择做不同的算术/逻辑运算。非门

⑧个比特的ALU就是⑧个①比特的ALU连接起来。

再往下说就是组合逻辑电路，时序逻辑电路的内容了，比如加法器，多路选择器，寄存器，触发器，时钟周期，与门，或门，非门，找本数字电路的书看看吧。

比如上面①比特ALU中